DE3789318T2

DE3789318T2 - Vorrichtung zum üben des treppensteigens.

Info

Publication number: DE3789318T2
Application number: DE3789318T
Authority: DE
Inventors: Lanny Potts
Original assignee: Stairmaster Sports Medical Products LP
Current assignee: Bowflex Inc
Priority date: 1986-08-04
Filing date: 1987-11-20
Publication date: 1994-07-28
Anticipated expiration: 2007-11-21
Also published as: EP0401206B1; DE3789318D1; JPH0581155B2; ATE102494T1; EP0401206A4; AU1189088A; US4708338A; WO1989004696A1; JPH03500849A; EP0401206A1

Description

1 Fachgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Übungsapparatur, die Treppensteigen simuliert. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Übungsapparatur, die unabhängig oszillierende Pedale hat, wobei die Geschwindigkeit von dem Bediener gesteuert und überwacht werden kann oder durch Computersteuerungsprogramme vorgewählt und gesteuert und überwacht werden kann.

2. Stand der Technik

Treppensteig-Übungseinrichtungen sind in der Technik allgemein bekannt. Tretmühlen-Übungseinrichtungen, wie nach Parsons (U.S. Patent Nr. 3,592,466) und Harrison et al. (U.S. Patent Nr. 3,497,215) sind typisch und notwendigerweise viel größer und umfangreich er als die vorliegende Gestaltung, die die Trittstufen und Stufenhöhen eliminiert. Zusätzlich ist bei den bekannten Tretmühlengestaltungen die Größe der Stufen festgelegt und kann nicht eingestellt werden, um an den Anwender angepaßt zu sein.
In der Technik sind ebenfalls Leiter-Klettervorrichtungen bekannt. Gulland (Nr. 3,381,958) offenbart eine derartige Vorrichtung. Wenn auch Leiternklettern eine Übung für den Anwender schafft, so simuliert es nicht die Vorwärtsschreit-Tätigkeit, die beim Treppensteigen stattfindet.
Frühere Versuche, Treppensteigen zu simulieren, wie nach Champoux (U.S. Patent Nr. 3,747,924) und McFee (U.S. Patent Nr. 3,970,302), zeichnen sich durch Pedale aus, die sich als ein kritisches Element gegeneinander hin- und herbewegen. Dieser symmetrische Bewegungsbereich ist weder nötig noch wünschenswert. Beispielsweise kann in einer Rehabilitations- oder medizinischen Situation ein Anwender infolge Verletzung nicht zu gleicher Arbeit auf den rechten und linken Pedalen fähig sein. Die vorliegende Erfindung ermöglicht dem Anwender mit ihrem asymmetrischen Bewegungsbereich, die Größe der Schritte zwischen den linken und rechten Pedalen zu variieren, um den Bedürfnissen des Anwenders angepaßt zu sein.
Drehbewegungspedal-Übungseinrichtungen, wenn auch bekannt, sind aus mehreren Gründen zum Treppensteigen ebenso nicht wünschenswert. Dreh- Übungseinrichtungen werden normalerweise aus der Sitzposition betätigt. Zusätzlich ist keine gleichmäßige Kraft zum Bedienen der Drehpedale erforderlich. Die maximale Kraft ist erforderlich, wenn die Pedale nahe der vertikalen Position sind, und eine geringere Kraft ist erforderlich, sobald sich die Pedale von diesem Punkt weg bewegen.
Es ist deshalb ein Hauptziel und -zweck der vorliegenden Erfindung, eine Übungsapparatur zu schaffen, die Treppensteigen genau simuliert und eine leichtgewichtige und einfache Gestaltung hat.
Es ist weiter Ziel und Zweck der vorliegenden Erfindung, eine Übungsapparatur zu schaffen, die Treppensteigen simuliert, wobei die Pedale der Übungseinrichtung unabhängig voneinander oszillieren können und wobei die Höhe der Schritte von dem Anwender gewählt wird.
Es ist zusätzlich Ziel und Zweck der Erfindung, eine Übungsapparatur zu schaffen, die weniger belastend für die Bänder des Körpers des Benutzers sind als Laufen, Aerobic-Tanzen oder andere Aerobic-Übungen, da sie das Verletzen oder Erschüttern des Körpers eliminiert.
Es ist zusätzlich Ziel und Zweck der vorliegenden Erfindung, eine Übungsapparatur zu schaffen, die durch eine Computersteuerung gesteuert und überwacht werden kann.
Eine Patentierbarkeitsrecherche wurde über die vorliegende Erfindung durchgeführt und die folgenden U.S. Patente wurden bei der Recherche entdeckt: U.S. Patent Nr. Patentinhaber Ausgabedatum 4,555,108 Monteiro 26. November 1985 3,381,958 Gulland 7. Mai 1968 4,519,603 DeCloux 28. Mai 1985 3,592,466 Parsons 13. Juli 1971 3,765,245 Hampl 16. Oktober 1973 4,416,293 Andersonet. al. 22. November 1983 1,854,473 Laborda 19. April 1932 4,112,928 Putsch 12. September 1978 4,512,566 Bicocchi 23. April 1985 4,298,893 Holmes 3. November 1981 3,497,215 Harrison 24. Februar 1970 3,970,302 McFee 20. Juli 1976 3,747,924 Champoux 24. Juli 1973 3,758,112 Crum an al. 11. September 1973 3,511,500 Dunn 12. Mai 1970 3,582,069 Flick 1. Juni 1971 3,495,824 Cuinier 17. Februar 1970 3,587,319 Andrews 28. Juni 1971 3,529,474 Olson et al. 22. September 1970 3,756,595 Hague 4. September 1973 2,253,996 Bechman 26. August 1941 1,521,487 Turner 30. Dezember 1924 3,628,791 Garcia 21. Dezember 1971
Monteiro (U.S. Patent Nr. 4,555,108) offenbart eine drehbare Trommel mit ausgedehnten oder sich ausstreckenden Ohren als Stufen mit einem Zahnantrieb, der mit einem Hydrauliksystem verbunden ist. Die Stufen funktionieren nicht unabhängig voneinander. Bei Monteiro und bei hin- und herbewegenden Pedalsystemen ist es für den Anwender oder die Anwenderin möglich, sein oder ihr Gewicht von links nach rechts zu verschieben. Der Anwender muß bewußt entscheiden, an der Übung zu arbeiten, anders als bei der vorliegenden Erfindung, wo eine gleichmäßige Kraft erforderlich ist, um die unabhängigen Pedale zu bedienen.
McFee (U.S. Patent Nr. 3,970,302) in seiner alternierenden Ausführungsform und Champoux (U.S. Patent Nr. 3,747,924) offenbaren Pedal-Übungseinrichtungen mit drehbar angebrachten Armen, die mit Pedalen verbunden sind. Die Pedale gehen gegeneinander hin und her und funktionieren nicht unabhängig. McFee und Champoux leiden somit an den gleichen Problemen, die bei Monteiro erwähnt wurden. Der gewünschte asymmetrische Bewegungsbereich fehlt ebenfalls. Zusätzlich ist das Absteigen von der McFee-Vorrichtung schwierig, da das Entfernen von Gewicht von einem Pedal das andere Pedal veranlaßt schnell herabzufallen. Wie bei der vorliegenden Erfindung zu schätzen sein wird, bewegen sich beide Pedale langsam zum Boden, wenn der Anwender das Klettern oder Steigen einstellt.
DeCloux (U.S. Patent Nr.4,519,603) und Putsch (U.S. Patent Nr.4,112,928) haben Drehbewegungspedal-Vorrichtungen, die an den vorher erwähnten Problemen aller Drehbewegungspedal-Vorrichtungen leiden. Putsch offenbart Drehbewegungspedale, die mit einem Gleichstrom-Erzeuger und Laststeuerungs-Widerstandseinrichtungen verbunden sind. DeCloux offenbart ein Brems- und Freigabesystem, um beim Anwender einen Steigerungs- oder Aufwärtseffekt zu verursachen.
Hampl (U.S. Patent Nr. 3,765,245) offenbart eine Wechselstrommaschine oder einen Alternator mit einem Dauermagneten, im Gegensatz zum Elektromagneten bei der vorliegenden Erfindung, und einem Lastwiderstand. Die vorliegende Erfindung eliminiert die Notwendigkeit des nach Hampl erforderlichen Hochleistungstransistors als steuerbare variable Widerstandsvorrichtung.
Die verbleibenden Entgegenhaltungen dienen lediglich dem Interesse.

Übersicht über die Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine durch einen Anwender bediente oder betriebene Treppensteig-Übungsapparatur, d. h. eine Vorrichtung zum Üben des Treppensteigens.
Ein röhrenförmiger Rahmen für die Apparatur enthält ein Paar beabstandete röhrenförmige Elemente, die parallel zueinander sind, und ein röhrenförmiges Basiselement, das sich zwischen den beabstandeten Elementen und senkrecht dazu erstreckt. Röhrenförmige Elemente erstrecken sich aufwärts von den beabstandeten Elementen, um einen Rahmen für eine Platte senkrecht zu den beabstandeten Elementen zu bilden. Geneigte röhrenförmige Abschnitte erstrecken sich von einem der beabstandeten Elemente aufwärts und und treffen zusammen, um ein Geländer zu bilden.
Ein rechtes Pedal und ein linkes Pedal auf gegenüberliegenden Seiten der Platte enthalten Polster parallel zum Boden. Ein rechter Pedalarm ist drehbar an einem Ende des rechten Pedals angebracht und am anderen Ende drehbar an dem röhrenförmigen Basiselement angebracht. Ein linker Pedalarm ist drehbar an einem Ende des linken angebracht und am anderen Ende drehbar an dem röhrenförmigen Basiselement angebracht.
Ein rechter Stützarm ist an einem Ende drehbar an dem rechten Pedal befestigt und am anderen Ende drehbar an der Platte befestigt. Ein linker Stützarm ist an einem Ende drehbar an dem linken Pedal befestigt und am anderen Ende drehbar an der Platte befestigt. Die Stützarme haben gleiche Längen wie ihre jeweiligen Pedalarme und sind parallel dazu.
Ein Ende einer rechten Kette ist an einem Flügelchen befestigt, das sich vom rechten Pedalarm aus erstreckt. Die Kette ist zum Gehen über und antreibenden Eingriffin Zähne eines rechten Zahn- oder Kettenrades (engl.: "sprocket") angelegt, das Teil einer Antriebssystemanordnung ist. Die rechte Kette ist an ihrem anderen Ende durch einen Verbinder mit einer rechten Feder verbunden. Die Feder läuft über eine Führungsrolle oder ein Rollenrad, das drehbar an der Platte angebracht ist, und endet an einem Hängelager oder Aufhänger, das bzw. der an der Platte befestigt ist.
Wenn der Anwender auf das Pedal tritt, wird sich die Feder dehnen, um es der Kette zu gestatten, sich über das Zahn- oder Kettenrad (engl.: "sprocket") zu bewegen, und es dem Pedal zu gestatten, sich zum Boden zu bewegen. Wenn der Fuß des Anwenders angehoben und nach vorne gebracht wird- veranlaßt die Feder das Pedal, in die oben liegende Position zurückzukehren.
Die Bedienung oder das Betreiben des linken Pedals ist ähnlich der Bedienung des rechten Pedals. Ein Ende einer linken Kette ist an einem Flügelchen befestigt, das sich vom linken Pedalarm aus erstreckt. Die linke Kette ist zum Gehen über und antreibenden Eingriff in Zähne eines linken Zahn- oder Kettenrades (engl.: "sprocket") der Antriebssystemanordnung angelegt. Die linke Kette ist an ihrem anderen Ende durch einen Verbinder mit einer linken Feder verbunden. Die Feder läuft über eine Führungsrolle oder ein Rollenrad, das drehbar an der Platte angebracht ist, und endet an einem Hängelager, das an der Platte befestigt ist.
Die Antriebssystemanordnung enthält eine zentrale Welle mit einem daran angeschweißten Antriebskettenrad (engl.: "drive sprocket"). Die linken und rechten Pedalzahn- oder -kettenräder (engl.: "pedal sprockets") funktionieren in Verbindung mit Kupplungslagern, die die Welle umgeben. Wenn entweder das rechte oder das linke Zahn- Kettenrad in Antriebsrichtung bewegt wird (wenn ein Pedal herabgedrückt wird), sperrt sein jeweiliges Kupplungslager zwangsläufig, um die Welle zu drehen, was jedesmal auftritt, wenn ein Pedal herabgedrückt wird. Wenn entweder das rechte oder linke Zahn- oder Kettenrad (engl.: "sprocket") in die entgegengesetzte Richtung gedreht wird (wenn ein Pedal in die Ruheposition zurückkehrt), werden das Zahn- oder Kettenrad und sein jeweiliges Kupplungslager frei laufen, so daß die Welle nicht entgegen der gewünschten Bewegungsrichtung bewegt wird.
Die Antriebssystemanordnung hat eine Nabe, die mit Schrauben an der Platte befestigt ist. Ein Sprengring befindet sich auf dem Ende der Welle gegenüber dem Antriebszahn- oder -kettenrad (engl: "drive sprocket"). Eine Trennbaureihe, bestehend aus einer Druckscheibe, einem Drucklager und einer Druckscheibe, trennt den Sprengring von dem linken Zahn- oder Kettenrad (engl.: "sprocket"), das linke Zahn- oder Kettenrad von der Nabe, die Nabe von dem rechten Zahn- oder Kettenrad und das rechte Zahn- oder Kettenrad von dem Antriebszahn- oder -kettenrad.
Die endlose Kette ist im Eingriff mit den Zähnen des Antriebszahn- oder -kettenrades (engl.: "drive sprocket") und in Eingriff mit den Zähnen eines Übersetzungszahn- oder -kettenrades (engl.: "transmission sprocket"). Das Übersetzungszahn- oder -kettenrad dreht eine Eingangswelle einer Transmission oder Übersetzung, die als ein Geschwindigkeitsvergrößerer wirkt. Eine Ausgangswelle erstreckt sich von der Übersetzung aus und endet an einer Übersetzungszahnrolle oder -scheibe. Ein Alternator oder eine Wechselstrommaschine, der bzw. die an der Platte befestigt ist, enthält eine Alternatorwelle und eine Alternatorzahnrolle oder -scheibe. Die Übersetzungszahnscheibe und die Alternatorzahnscheibe sind durch einen endlosen Riemen verbunden. Der Alternator, der als eine dynamische Bremse wirkt, ist mit einem Lastwiderstand verbunden. Der Alternator wird von einer Computersteuerungstafel gesteuert und überwacht.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Übungsapparatur aufgebaut gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine Draufsicht in vergrößertem Maßstab auf die Pedale der in Fig. 1 gezeigten Übungsapparatur;
Fig. 3 ist eine Aufrißansicht der rechten Seite der in Fig. 1 gezeigten vorliegenden Erfindung, wobei die rechte Seitenabdeckung entfernt ist;
Fig. 4 ist eine Aufrißansicht der rechten Seite ähnlich zu Fig. 3, wobei das rechte Pedal in der hinuntergedrückten Position gezeigt ist;
Fig. 5 ist eine Aufrißansicht der linken Seite der in Fig. 1 gezeigten Erfindung, wobei die linke Seitenabdeckung entfernt ist;
Fig. 6 ist eine Schnittansicht der Antriebssystemanordnung der vorliegenden Erfindung längs der Schnittlinie 6-6 von Fig. 4; und
Fig. 7 ist eine Aufrißfrontansicht der Steuerungstafel der in Fig. 1 gezeigten Erfindung.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen zeigt Fig. 1 eine Treppensteig-Übungsapparatur oder Vorrichtung zum Üben des Treppensteigens 10, die von einer übenden Person 12 bedient oder betrieben wird. Ein röhrenförmiger Rahmen 14 wirkt als die Stützstruktur für die Apparatur. Der Rahmen 14 enthält ein Paar beabstandete, zueinander parallele röhrenförmige Elemente 16 und 18, die auf dem Boden ruhen und eine seitliche Stabilität für die Apparatur erzeugen. Zwischen den beabstandeten Elementen 16 und 18 erstreckt sich ein röhrenförmiges Basiselement 20. Ein röhrenförmiges Element 22 erstreckt sich aufwärts von dem beabstandeten Element 16. Ein röhrenförmiges Element 24, das mit dem Element 22 zusammenkommt, um den Rahmen für Platte 26 zu bilden, erstreckt sich aufwärts von dem beabstandeten Element 18. Die röhrenförmigen Elemente 20, 22 und 24 können eine einstückige Konstruktion sein, wie bei der vorliegenden Ausführungsform. Die Kanten der Platte 26 sind an den röhrenförmigen Elementen 20 und 22 befestigt. Wie beschrieben wird, sind viele der verschiedenartigen Bestandteile an oder auf der Platte angebracht. Die zentrale Anordnung der Bestandteile oder Komponenten zwischen den Beinen des Anwenders geben der Apparatur Stabilität und erlauben eine leichtgewichtige und einfache Gestaltung.
Die Übungsapparatur enthält eine rechte Abdeckung 28 und eine linke Abdeckung (nicht gezeigt), um die Komponenten vor Sicht zu schützen und abzuschirmen. Eine Lüftungsöffnung 30 ist an der rechten Abdeckung vorgesehen.
Geneigte röhrenförmige Abschnitte 32 und 34 erstrecken sich vom Element 16 aufwärts und sind zusammengefügt oder verbunden, um Geländer zu bilden. Das röhrenförmige Element 24 erstreckt sich aufwärts, um auf die geneigten röhrenförmigen Abschnitte 32 und 34 zu treffen. Die Geländer können Griffe 36 und 38 für den Anwender enthalten.
Ein rechtes Pedal 40 und ein linkes Pedal 42 (in Fig. 1 nicht gezeigt) sind auf gegenüberliegenden Seiten der Platte 26. Die Nebeneinanderstellung der Pedale ist am besten in Fig. 2 zu sehen. Das rechte Pedal ist in Fig. 2 in der herabgedrückten Position gezeigt und das linke Pedal ist in der Ruheposition gezeigt. Die Pedale 40 und 42 enthalten jeweils Polster 44 und 46. Die Polster wirken oder funktionieren als das Tritteil einer Treppe und sind parallel zum Boden. Ein rechter Pedalarm 48 ist bei 50 drehbar an dem Pedal 40 angebracht und ist drehbar an dem röhrenförmigen Basiselement 20 an der Welle 52 angebracht. Ein linker Pedalarm 54 ist bei 56 drehbar an dem linken Pedal 42 angebracht und ist drehbar an dem röhrenförmigen Basiselement 20 an der Welle 58 angebracht.
Ein rechter Stützarm 60, der an dem rechten Pedal 40 bei 62 drehbar angebracht ist, ist an der Platte an der Welle 64 drehbar angebracht. Ein linker Stützarm 66, der an dem rechten Pedal 42 bei 68 drehbar angebracht ist, ist an der Platte an der Welle 70 drehbar angebracht. Der Stützarm 60 ist parallel zum rechten Pedalarm 48 und der Stützarm 66 ist parallel zum linken Pedalarm 54.
Die Länge des rechten Pedalarms 48 ist gleich der Länge des rechten Stützarms 60. Unter der Vorgabe, daß der Pedalarm und der Stützarm parallel und gleich zueinander sind, bleibt das Polster 44 parallel zum Boden, sei es in der herabgedrückten Position oder in Ruhe. Ähnlich ist der linke Pedalarm 54 parallel und gleich zur Länge des linken Stützarms 66 und das Polster 46 bleibt jederzeit parallel zum Boden. Diese Anordnung ist vorteilhaft, da sie stabile Plattformen für den Anwender erzeugt, um während der Übung darauf zu stehen.
Fig. 3 zeigt das rechte Pedal in Ruheposition; Fig. 4 zeigt das rechte Pedal in der durch das Gewicht des Anwenders (nicht gezeigt) herabgedrückten Position. Das rechte Pedal bewegt sich in einem Bogen, wobei die Endpunkte des Bogens in den Fig. 3 und 4 veranschaulicht sind. Die Abdeckung 28 ist in den beiden Fig. 3 und 4 entfernt.
Ein Ende einer rechten Kette 72 ist an einem Flügelchen 74 befestigt, das sich vom rechten Pedalarm 48 aus erstreckt. Die Kette 72 ist angelegt, um über die Zähne eines rechten Zahn- oder Kettenrades 76 zu gehen und darin antriebsmäßig einzugreifen, das ein Teil einer Antriebssystemanordnung 78, die am besten im Querschnitt in Fig. 5 zu sehen ist.
Unter Rückbezug auf einem Umstand der Fig. 3 und 4 ist die rechte Kette 72 an ihrem anderen Ende durch einen Verbinder 82 mit einer rechten Feder 80 verbunden. Die Feder läuft über eine Führungsrolle oder ein Rollenrad 84, die oder das drehbar an der Platte angebracht ist, und endet an einem an der Platte 26 befestigten Aufhänger oder Hängelager 86. Die Feder 80, die an der Kette 72 befestigt ist und andrerseits am Pedalarm 48 befestigt ist, hat eine ausreichende Zug- oder Spannkraft, um das Pedal in der aufgerichteten Position zu halten, wenn es nicht benutzt wird. Das Pedal, der Pedalarm und der Stützarm werden angehoben, bis das Flügelchen 74 an einem an die Platte 26 angeschweißten Anschlag 88 an liegt.
Wenn der Anwender auf das Pedal tritt, dehnt sich die Feder, um es der Kette zu erlauben, sich über das rechte Zahn- oder Kettenrad zu bewegen, und es dem Pedal zu erlauben, sich nach unten und hinten zum Boden zu bewegen. Wenn der Fuß des Benutzers angehoben und nach vorne gebracht wird, veranlaßt die Feder das Pedal, in die aufgerichtete Position zurückzukehren. Das Gewicht der übenden Person aktiviert somit das Pedal.
Wie am besten in Fig. 5 zu sehen ist, ist die Betätigung des linken Pedals 42 ähnlich der eben beschriebenen Betätigung oder Bedienung des rechten Pedals. Ein Ende einer linken Kette 90 ist an einem Flügelchen 92 befestigt, das sich vom linken Pedalarm 54 aus erstreckt. Die linke Kette 90 ist angelegt, um über die Zähne eines linken Zahn- oder Kettenrades 94 der Antriebssystemanordnung 78 zu gehen und darin antriebsmäßig einzugreifen. Die linke Kette 90 ist an ihrem anderen Ende durch einen Verbinder 98 mit einer linken Feder 96 verbunden. Die Feder läuft über eine Führungsrolle oder ein Rollenrad 100, die oder das drehbar an der Platte angebracht ist, und endet an einem an der Platte befestigten Aufhänger oder Hängelager 102. Die Feder 96, die an der Kette 90 befestigt ist und andrerseits am Pedalarm 54 befestigt ist, hat eine ausreichende Zug- oder Spann kraft, um das Pedal in der aufgerichteten oder aufrechten Position zu halten, wenn es nicht benutzt wird. Das Pedal, der Pedalarm und der Stützarm werden angehoben, bis das Flügelchen 92 an einem an die Platte angeschweißten Anschlag 104 anliegt.
Die Antriebssystemanordnung 78, die im Detail in Fig. 6 zu sehen ist, enthält eine drehbare Antriebswelle 106 mit einem daran angeschweißten Zahn- oder Kettenrad 108. Umgebend um die Welle sind das linke Zahn- oder Kettenrad 94 und das rechte Zahn- oder Kettenrad 76. Die linken und rechten Zahn- oder Kettenräder arbeiten in Verbindung mit Kupplungslagern 110 beziehungsweise 112. Wie in den Fig. 3 und 4 zu sehen ist, verriegeln das Zahn- oder Kettenrad 76 und das Kupplungslager 112, wenn sich das rechte Zahn- oder Kettenrad entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, zwangsweise oder positiv mit der Welle 106, um die Welle entgegen dem Uhrzeigersinn zu drehen. Dies geschieht, wenn das rechte Pedal herabgedrückt wird. Somit wird, wenn die Welle 106 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, das Antriebszahn- oder Kettenrad 108 ebenfalls entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Wenn das rechte Zahn- oder Kettenrad im Uhrzeigersinn gedreht wird (wenn das rechte Pedal in die Ruheposition zurückkehrt), laufen das rechte Zahn- oder Kettenrad und das Kupplungslager frei, so daß die Welle 106 und das Antriebszahn- oder Kettenrad 108 stationär bleiben. Somit wird Drehmoment auf die Welle und das Antriebszahn- oder Kettenrad nur in eine Richtung übertragen.
Wie in Fig. 5 gezeigt ist, verriegeln das Zahn- oder Kettenrad 94 und das Kupplungslager 110, wenn das linke Zahn- oder Kettenrad 96 im Uhrzeigersinn gedreht wird (wenn das linke Pedal herabgedrückt wird), zwangsweise oder positiv mit der Welle 106, um sie im Uhrzeigersinn zu drehen. Wenn das linke Zahn- oder Kettenrad entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird (wenn das linke Pedal in die Ruheposition zurückkehrt), laufen das linke Zahn- oder Kettenrad und das Kupplungslager frei, so daß die Welle 106 in Bewegung in Richtung des Uhrzeigersinns bleibt. Unter Rückbezug auf einen Umstand von Fig. 6 ist die Antriebssystemanordnung 78 durch eine Nabe 114 an der Platte 26 mit Schrauben 116 befestigt. Stift- oder Nadellager 118 trennen die Nabe von der Welle. Ein Sprengring 120 ist auf dem Ende der Welle gegenüberliegend des Antriebszahn- oder Kettenrades 108. Eine Trennserie oder -baureihe 122 mit einer Druckscheibe 123, eine einem Drucklager 124 und einer Druckscheibe 125 umgibt die Welle. Eine Trennserie 122 trennt den Sprengring 120 vom linken Zahn- oder Kettenrad 94, das linke Zahn- oder Kettenrad von der Nabe 114, die Nabe vom rechten Zahn- oder Kettenrad 76 und das rechte Zahn- oder Kettenrad vom Antriebszahn- oder Kettenrad 108.
Es ist wichtig zu beachten, daß die linken und rechten Zahn- oder Kettenräder 94 und 76 unabhängig voneinander operieren oder arbeiten, was zu einem unabhängigen Betrieb der linken und rechten Pedale führt. Der asymmetrische Bewegungsbereich der Pedale ist wünschenswert, insbesondere bei Rehabilitations- und medizinischen Anwendungen.
Fig. 3 und 4 veranschaulichen den Betrieb der Antriebssystemanordnung. Wenn entweder das linke oder das rechte Pedal herabgedrückt wird, wird die Antriebswelle 106 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Die endlose Kette 126 ist im Eingriff mit den Zähnen des Antriebszahn- oder Kettenrades 108 und im Eingriff mit den Zähnen eines Übersetzungszahn- oder -kettenrades 128.
Das Übersetzungszahn- oder -kettenrad 128 dreht eine Eingangswelle 130 eines Getriebes oder einer Übersetzung 132, das bzw. die seitlich an der Platte 26 befestigt ist. Die Übersetzung oder Transmission enthält ein Reihe von Gängen oder Zahnrädern (nicht gezeigt), die als Geschwindigkeitsvergrößerer wirken oder funktionieren. Wie in Fig. 5 zu sehen ist, erstreckt sich eine Ausgangswelle 134 von der Übersetzung auf der gegenüberliegenden Seite der Eingangswelle 130 aus und endet in einer Übersetzungszahnrolle oder - scheibe 136. Beispielsweise und nicht beschränkend dreht sich die Ausgangswelle 134 mit der zwanzigfachen Geschwindigkeit der Eingangswelle 130.
Ein Alternator oder eine Wechselstrommaschine 138 ist mit Hilfe der Schraube 140 an einer Seite an der Platte 26 befestigt. Der Alternator ist ferner verschiebbar an dem Stab 142 befestigt. Der Alternator entspricht der bekannten Vielfalt und ist ein Generator mit einem Elektromagneten darin. Der Alternator enthält eine Alternatorwelle 144 und eine Alternatorzahnrolle 146. Das Übersetzungsrad 136 und die Alternatorzahnrolle 146 sind durch einen endlosen Riemen 148 verbunden. Wie am vorhergehenden zu erkennen ist, erzeugt der Anwender die Energie zum Betreiben des Alternators 138.
Der Alternator ist durch Kabel 149 mit einem Lastwiderstand 150 verbunden, der an dem röhrenförmigen Element 24 befestigt ist. Der Lastwiderstand ist geeignet, die vom Alternator ausgegebene oder erzeugte elektrische Energie zu absorbieren. Wenn der Alternator 138 eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht, wird die Spannung zum Lastwiderstand übertragen. Der Arbeit des Anwenders wird so in Form von Wärme abgeleitet.
Der Alternator ist ferner an eine Computersteuerungstafel 152 angeschlossen, deren Oberfläche in Fig. 7 gezeigt ist. Der Computersteuerungstafel 152 ist leicht sichtbar für den Anwender angeordnet. Wie in Fig. 1 zu sehen ist, ist die Steuerungstafel 152 an einem Konsolenadapter 154 befestigt, der an der Oberseite der Geländer 32 und 34 befestigt ist. Eine Reihe von in der Steuerungstafel enthaltenen Computerprogrammen (nicht gezeigt) kann gewählt werden, oder der Anwender oder die Anwenderin kann seine bzw. ihre eigene Geschwindigkeit einstellen. Die Computersteuerungstafel wird durch einen elektrischen Hausanschluß betrieben, der mit einem Gleichstrom-Spannungstransformator (nicht gezeigt) verbunden ist.
Die Computersteuerungstafel 152 funktioniert folgendermaßen zur Steuerung und Überwachung des Alternators. Das aus dem Alternator 138 am Statoranschluß (nicht gezeigt) kommende Wellensignal ist mit der Steuerungstafel verbunden und wird als ein Drehzahlzähler verwendet. So lange die Alternatorgeschwindigkeit kleiner als die vorbestimmte Steuerungsgeschwindigkeit ist, wird die Arbeit des Anwenders fortgesetzt, um eine höhere Geschwindigkeit zu erzeugen. Bis der Alternator die vorbestimmte Steuerungsgeschwindigkeit erreicht, wird nur ein winziger Spannungsbetrag erzeugt und es gibt nur einen kleinen Widerstand für die Beschleunigung. Wenn die Alternatorgeschwindigkeit größer als die vorbestimmte Geschwindigkeit ist, wird die erzeugte Spannung zum Lastwiderstand geleitet, wodurch der Alternator dynamisch gebremst wird. Im tatsächlichen Betrieb wird der Alternator mehrere hundert Male pro Sekunde ein- und ausgeschaltet und der Rein- oder Nettoeffekt ist eine flüssige Bewegung.
Um die Übungsapparatur 10 zu betätigen oder zu bedienen, greift der Anwender die Geländer 82 und 34 und steigt auf beide Pedale 40 und 42. Unter dem Gewicht des Anwenders bewegen sich die Pedale nach unten und hinten zu ihrer untersten Position nahe dem Boden. Der Anwender drückt dann den Startknopf 156 auf der Oberfläche der Computersteuerungstafel 152. Der Anwender oder die Anwenderin gibt sein bzw. ihr Gewicht durch Verwendung der Tastatur 158 in den Computer eingeben. Der Anwender oder die Anwenderin beginnt dann mit der Treppensteigübung, wobei die Länge seines oder ihres Schrittes komfortabel eingestellt wird. Die Arbeit des Anwenders wird in mets überwacht und auf dem Bildschirm 160 der Computersteuerungstafel angezeigt. Ein met sind 3,5 ml Sauerstoff pro Kilogramm Körpergewicht des Anwenders pro Minute.
Der Anwender muß fortfahren, schnell genug zu gehen, um mit der Geschwindigkeit der Maschine Schritt zu halten. Die Steuerungstafel enthält einen Zeitmesser, -geber oder Timer (nicht gezeigt), so daß sich, wenn der Anwender sein Steigen für eine Zeitspanne einstellt, die Computertafel oder das Computerpult abschaltet.
Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die hieran angefügten Zeichnungen beschrieben wurde, ist es einzusehen, daß andere und weitere Modifikationen, abgesehen von den hierin gezeigten oder vorgeschlagenen, im Umfang dieser Erfindung gemäß den angefügten Ansprüchen vorgenommen werden können.

Claims

1. Übungsapparatur, die für einen Anwender Treppensteigen simuliert, enthaltend:

a) einen Rahmen (14) mit einer Basis (16, 18, 20);

b) einen Aufbau (24, 26) auf dem Rahmen senkrecht zu der Basis;

c) ein rechtes Pedal (40) und ein linkes Pedal (42), wobei die Pedale auf gegenüberliegenden Seiten des Aufbaus (24, 26) sind;

d) Antriebssystem-Anordnungseinrichtungen (78), die an dem Aufbau (24,

26) angebracht sind, um Hin- und Herbewegungen in eine kontinuierliche und flüssige Drehbewegung zusammenzufassen,- wobei die Antriebssystem-Anordnungseinrichtungen ein rechtes Pedalzahnrad (76), ein linkes Pedalzahnrad (94) und ein Antriebszahnrad (108) aufweisen, wobei das Antriebszahnrad (108) entweder durch das rechte Zahnrad (76) oder das linke Zahnrad (94) in nur eine Richtung angetrieben wird und die rechten und linken Zahnräder frei sind, um in die entgegengesetzte Richtung frei zu laufen;

e) unabhängig funktionierende rechte Pedaleinrichtungen und linke Pedaleinrichtungen, die auf gegenüberliegenden Seiten des Aufbaus (24, 26) sind, wobei die rechten Pedaleinrichtungen das rechte Pedal (40) zwischen einer oberen Ruheposition und einer unteren, hinteren Position unter dem Gewicht des Anwenders hin und her schwingen und antriebsmäßig mit dem rechten Pedalzahnrad (76) in Eingriff sind, und wobei die linken Pedaleinrichtungen das linke Pedal (42) zwischen einer oberen Ruheposition und einer unteren, hinteren Position unter dem Gewicht des Anwenders hin und her schwingen und antriebsmäßig mit dem rechten Pedalzahnrad (94) in Eingriff sind;

f) geschwindigkeitsvergrößernde Übersetzungseinrichtungen (132), die an dem Aufbau (24, 26) angebracht sind und einen Eingang (130) und einen Ausgang (134) haben;

g) eine endlose Kette (126), die in antriebsmäßigem Eingriff mit dem Antriebszahnrad (108) und dem Übersetzungseingang (130) ist;

h) dynamische Bremseinrichtungen (138), die an der Platte angebracht sind;

i) einen endlosen Riemen (148), der mit dem Übersetzungsausgang und den dynamischen Bremseinrichtungen (138) in Eingriff ist; und

j) dynamische Bremssteuerungs- und -überwachungseinrichtungen (152), die an dem Aufbau (24, 26) angebracht sind, wodurch die Geschwindigkeiten der Übersetzungseinrichtungen, der Antriebssystem-Anordnungseinrichtungen und der Pedaleinrichtungen gesteuert und überwacht werden.

2. Übungsapparatur nach Anspruch 1,

wobei die unabhängig funktionierenden rechten Pedaleinrichtungen und linken Pedaleinrichtungen enthalten:

a) einen rechten Pedalarm (48) und einen linken Pedalarm (54), wobei der rechte Pedalarm (48) an einem Ende drehbar an dem rechten Pedal (40) angebracht ist und an seinem anderen Ende drehbar an dem Aufbau (24,

26) angebracht ist, und wobei der linke Pedalarm (54) an einem Ende drehbar an dem linken Pedal (42) angebracht ist und an seinem anderen Ende drehbar an dem Aufbau (24, 26) angebracht ist;

b) einen rechten Stützarm (60) und einen linken Stützarm (66); wobei der rechte Stützarm parallel zum rechten Pedalarm (48) ist und an einem Ende drehbar an dem rechten Pedal (40) angebracht ist und an seinem anderen Ende drehbar an dem Aufbau (24, 26) angebracht ist, und wobei der linke Stützarm (66) parallel zum linken Pedalarm (54) ist und an einem Ende drehbar an dem linken Pedal (42) angebracht ist und an seinem anderen Ende drehbar an dem Aufbau (24, 26) angebracht ist;

c) ein rechtes Rollenrad (84) und ein linkes Rollenrad, wobei die Rollen an gegenüberliegenden Seiten der Platte angebracht sind;

d) eine rechte Pedalkette (72) und eine linke Pedalkette, wobei die rechte Pedalkette (72) an einem Ende am rechten Stützarm (60) angebracht und dazu ausgelegt ist, mit dem rechten Pedalzahnrad (76) in Eingriff zu sein, und die linke Pedalkette an einem Ende am linken Stützarm angebracht und dazu ausgelegt ist, mit dem linken Pedalzahnrad in Eingriff zu sein; und

e) rechte Federeinrichtungen (80) und linke Federeinrichtungen, wobei ein Ende der rechten Federeinrichtungen (80) am anderen Ende der rechten Pedalkette (72) angebracht und das andere Ende an dem Aufbau (24, 26) angebracht sind und ein Ende der linken Federeinrichtungen am anderen Ende der linken Pedalkette angebracht und das andere Ende an dem Aufbau angebracht sind.

3. Übungsapparatur nach Anspruch 1 oder 2, umfassend eine rechte Abdeckung (28) und eine linke Abdeckung für den Aufbau.

4. Übungsapparatur nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die dynamischen Bremseinrichtungen Alternatoreinrichtungen (138) und Lastwiderstandseinrichtungen (150) enthalten, die mit den Alternatoreinrichtungen verbunden und geeignet sind, die vom Alternator erzeugte elektrische Energie zu absorbieren.

5. Übungsapparatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die dynamischen Bremssteuerungs- und -überwachungseinrichtungen (152) eine Mehrzahl von Computersteuerungsprogrammen enthalten und es dem Anwender gestatten, die Geschwindigkeit der Apparatur zu steuern, oder es einem ausgewählten Computerprogramm gestatten, die Geschwindigkeit der Apparatur zu steuern.

6. Übungsapparatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Basis ein Paar parallele, röhrenförmige, beabstandete Elemente (16,18) und ein verbindendes röhrenförmiges Element (20) senkrecht zu den beabstandeten Elementen enthält, und wobei der Aufbau sich nach oben erstreckende röhrenförmige Elemente (22, 24), die sich von den parallelen röhrenförmigen Elementen aus erstrecken, und eine dazwischenliegende Platte enthält.